영구 자석 자기장 차폐, 교류 자기장 차폐

영구 자석의 자기장 세기 또는 특정 공간 영역에서 교류가 있는 저주파 교류 자기장을 줄이려면 다음을 사용하십시오. 자기 차폐… 애플리케이션에 의해 매우 쉽게 차폐되는 전기장에 비해 패러데이 셀, 자기장은 완전히 가려질 수 없으며 특정 위치에서만 어느 정도 약해질 수 있습니다.

실제로 과학 연구, 의학, 지질학, 우주 및 원자력과 관련된 일부 기술 분야에서는 매우 약한 자기장이 차폐되는 경우가 많습니다. 유도 거의 1 nT를 초과하지 않습니다.

우리는 넓은 주파수 범위에서 영구 자기장과 가변 자기장에 대해 이야기하고 있습니다. 예를 들어 지구 자기장 유도는 평균 50μT를 초과하지 않습니다. 고주파 노이즈와 함께 이러한 필드는 자기 차폐에 의해 감쇠되기 쉽습니다.

전력 전자 및 전기 공학(영구 자석, 변압기, 고전류 회로)에서 표유 자기장을 차폐하는 경우 자기장의 상당 부분을 완전히 제거하는 것보다 단순히 국지화하는 것으로 충분합니다. 강자성 실드 - 영구 및 저주파 자기장 차폐용

자기장을 보호하는 첫 번째이자 가장 쉬운 방법은 실린더, 시트 또는 구체 형태의 강자성 실드(본체) 사용. 그러한 껍질의 재료는 높은 투자율 그리고 낮은 보자력.

이러한 실드가 외부 자기장에 배치되면 실드 자체의 강자성체의 자기 유도가 차폐 영역 내부보다 더 강한 것으로 판명되며 그에 따라 유도가 낮아집니다.

속이 빈 실린더 형태의 화면을 예로 들어 보겠습니다.

그림은 강자성체 스크린의 벽을 관통하는 외부 자기장의 유도선이 그 내부와 실린더 캐비티에서 직접 두꺼워지므로 유도선이 더 희박해짐을 보여줍니다. 즉, 실린더 내부의 자기장은 최소로 유지됩니다. 필요한 효과의 고품질 성능을 위해 다음과 같은 자기 투자율이 높은 강자성 재료가 사용됩니다. 퍼멀로이드 또는 뮤 메탈.

그건 그렇고, 단순히 화면의 벽을 두껍게 만드는 것은 품질을 향상시키는 최선의 방법이 아닙니다.실드를 구성하는 레이어 사이에 간격이 있는 다층 강자성 실드가 훨씬 더 효과적입니다. 여기서 실드 계수는 개별 레이어에 대한 실드 계수의 곱과 동일합니다. 다층 실드의 실드 품질은 상위 레이어의 합과 동일한 두께를 가진 연속 레이어.

다층 강자성체 스크린 덕분에 다양한 연구를 위한 자기 차폐실을 만들 수 있습니다. 이러한 스크린의 외층은 높은 유도 값에서 포화되는 강자성체의 경우에 만들어지는 반면 내층은 뮤 금속, 퍼멀로이드, 메트글라스 등으로 구성됩니다. - 낮은 자기 유도 값에서 포화되는 강자성체에서.

구리 차폐 - 교류 자기장을 차폐합니다.

교류 자기장을 차폐해야 하는 경우 다음과 같이 전기 전도성이 높은 재료가 사용됩니다. 꿀.

이 경우 변화하는 외부 자기장은 전도성 스크린에 유도 전류를 유도하여 보호 볼륨의 공간을 덮고 스크린에서 이러한 유도 전류의 자기장의 방향은 외부 자기장과 반대가 됩니다. , 보호가 이렇게 배열됩니다. 따라서 외부 자기장은 부분적으로 보상됩니다.

또한 전류의 주파수가 높을수록 차폐 계수가 높아집니다. 따라서 더 낮은 주파수와 일정한 자기장에 대해서는 강자성 스크린이 가장 적합합니다.

교류 자기장의 주파수 f, 스크린의 크기 L, 체 재료의 전도도 및 두께 d에 따른 체분리 계수 K는 대략 다음 공식으로 구할 수 있습니다.

초전도 스크린 적용

아시다시피, 초전도체는 자기장을 자기 자신으로부터 완전히 옮길 수 있습니다. 이 현상은 마이스너 효과… 에 따르면 렌츠의 법칙, 자기장의 변화 초전도체에서 자기장으로 초전도체의 자기장 변화를 보상하는 유도 전류를 생성합니다.

일반 도체와 비교하면 초전도체에서는 유도 전류가 약해지지 않으므로 무한히 (이론적으로) 오랜 시간 동안 보상 자기 효과를 발휘할 수 있습니다.

이 방법의 단점은 높은 비용, 재료가 초전도 상태로 전이되기 전에 스크린 내부에 잔류 자기장의 존재, 온도에 대한 초전도체의 감도로 간주될 수 있습니다. 이 경우 초전도체에 대한 임계 자기 유도는 수십 테슬라에 달할 수 있습니다.

능동 보상이 있는 차폐 방법

외부 자기장을 줄이기 위해 특정 영역을 차폐하고자 하는 외부 자기장과 크기는 같지만 방향이 반대인 추가 자기장을 구체적으로 생성할 수 있다.

구현을 통해 달성됩니다. 특수 보상 코일(Helmholtz 코일) - 코일 반경의 거리만큼 분리된 한 쌍의 동일한 동축으로 배열된 통전 코일. 이러한 코일 사이에는 상당히 균일한 자기장이 얻어집니다.

주어진 영역의 전체 부피를 보상하려면 특정 작업에 따라 배치되는 이러한 코일(3쌍)이 최소 6개 필요합니다.

이러한 보상 시스템의 일반적인 응용 분야는 전기 네트워크(50Hz)에서 생성되는 저주파 교란에 대한 보호와 지구 자기장의 차폐입니다.

일반적으로 이러한 유형의 시스템은 자기장 센서와 함께 작동합니다. 실드에 의해 경계가 지정된 전체 볼륨의 노이즈와 함께 자기장을 줄이는 자기 실드와 달리 보상 코일을 사용하는 능동 보호를 사용하면 튜닝된 로컬 영역에서만 자기 교란을 제거할 수 있습니다.

항자성 간섭 시스템의 설계와 상관없이 화면과 센서의 진동이 진동 화면 자체에서 추가 자기 간섭을 생성하는 데 기여하기 때문에 각각의 시스템에는 진동 방지 보호가 필요합니다.